JP2001221033A - 内燃機関用マイクロ波フィルタ再生装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ディーゼルエンジンの排気中のパティキュレ
ートを捕集するフィルタをマイクロ波電力により安全確
実に再生する。 【解決手段】 収納器４内で円柱状のセラミックハニカ
ムフィルタ３を保持するリンク状円板スペーサ１１、１
１、・・・の円柱状セラミックハニカムフィルタ３保持
部に表面波が発生するようにし、その表面波が、円柱状
セラミックハニカムフィルタ３の表層部をＴＭモードの
形で収納器の軸方向に電播するようにした。それによ
り、円柱状セラミックハニカムフィルタ３の中心部のみ
が偏って異常高温に加熱されることなく、円柱状セラミ
ックハニカムフィルタ３全体がむらなく均一に加熱され
るようになり、フィルタが異常過熱を起こすことなく捕
集されたパティキュレートが能率よく焼却処理されるよ
うになった。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、内燃機関特にディ
ーゼルエンジンの排ガス中に含まれるパティキュレート
を捕集するフィルタを、マイクロ波電力で加熱して再生
させる装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】ディーゼルエンジンの排ガス中に含まれ
るパティキュレートは、環境保護および健康上の理由で
その排出が規制されている。そのため、炭化珪素等から
なるセラミックハニカムフィルタを排気管の途中に設
け、排気ガス中のパティキュレートを捕集することによ
り大気中に放出されるパティキュレートの量が削減され
るようにしようとしたものが提案されている。そして、
この手法による場合には、機関が運転されているうちに
フィルタ内にパティキュレートが堆積し、排気管内の圧
力損失が増大してエンジン出力を低下させるので、捕捉
されたパティキュレートを適時燃焼させて二酸化炭素と
水に変え、大気中に放出して、フィルタを再生させなけ
ればならないようになっている。なお、ディーゼルエン
ジンの排気熱によったのではパティキュレートを燃焼さ
せることができないので、特開昭５９−１２６０２２号
公報では、マイクロ波加熱手段を用いて捕集されたパテ
ィキュレートを燃焼させる手法を提案している。

【０００３】上記した特開昭５９−１２６０２２号公報
では、円筒状のフィルタ収納容器内に、炭化珪素を主成
分とする円柱状のセラミックハニカムフィルタを設置
し、そこへマイクロ波を照射してセラミックフィルタを
発熱させるとともに燃焼用空気を供給してパティキュレ
ートを燃焼させるのであるが、この手法の場合には、円
柱状フィルタの中央部が、外周部に比べて著しく高温に
なりやすく、時に耐熱限界を超えてしまってフィルタな
いしフィルタ収納容器を破壊してしまうという問題があ
った。これは一般に、誘電体をマイクロ波によって急速
加熱する場合に、誘電体内での位相速度が遅くなるため
に誘電体内部にマイクロ波が集中しやすくなるのと、外
気に近い外周側の放熱が比較的多いためであり、内外部
の著しい温度差の発生が不可避的に増長されてしまうた
めであると考えてよいようである。

【０００４】従来技術の中には、この問題を改善するた
めになされたものが存在し、特開平０６−２２３１２５
号公報の発明は、フィルタ内外部に著しい温度差が発生
しないようにするために、ハニカムフィルタへマイクロ
波を供給するためのマイクロ波供給口を２個設け、それ
ぞれの設置間隔をλ／２（λは供給されるマイクロ波の
波長）とすることを提案している。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら上記特開
平０６−２２３１２５号公報の発明によっても、加熱む
らの発生を常に効果的に防止するのは困難であった。そ
もそも、フィルタの中央部が外周部より高温になるのが
避けられないのは、電磁界解析からも明らかであるの
で、問題解決のためにはそのことを考慮した対応が求め
られるのであった。またその際、内燃機関の運転に障害
を与えることなくマイクロ波電力により効率よくフィル
タが均一加熱されるようにする必要がある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上述の課題を解決するた
めに本発明は、内燃機関の排気ガス中に含まれるパティ
キュレートを捕集するための円柱状セラミックハニカム
フィルタと、この円柱状セラミックハニカムフィルタを
収納する円筒金属製の収納器と、内燃機関からの排気ガ
スをこの収納器に導き入れるために設けられた排気ガス
導入管と、収納器のこの排気ガス導入管が設けられた側
とは反対側に設けられた排気ガス排出管と、マイクロ波
電力を発生するマイクロ波発振器と、このマイクロ発振
器からのマイクロ波電力を収納器の排気ガス導入管側に
て受け入れるために設けられたマイクロ波給電口と、こ
のマイクロ波給電口とマイクロ発振器を接続する導波管
と、収納器のマイクロ波給電口側にて燃焼用空気を受け
入れるために設けられた空気導入管とからなるものにお
いて、周縁側が収納器の内壁に垂直に接するとともに中
心側に円柱状セラミックハニカムフィルタを貫通させた
金属製のリンク状円板スペーサを複数枚備え、それらリ
ンク状円板スペーサの円板部の寸法（ｈ）を使用高周波
の波長の１／４とするとともに互いの設置間隔（ｓ）を
使用波長の１／１２〜１／６として内燃機関用マイクロ
波フィルタ再生装置を構成した。

【０００７】

【発明の実施の形態】本発明は上述したように構成され
たものであり、収納器にマイクロ波電力が供給される
と、リンク状円板スペーサの円柱状セラミックハニカム
フィルタ保持部側に表面波が発生し、その表面波は、円
柱状セラミックハニカムフィルタの表層部をＴＭモード
の形で収納器の軸方向に電播する。

【０００８】そのため、円柱状セラミックハニカムフィ
ルタの中心部のみが偏って異常高温に加熱されることな
く、フィルタ全体がむらなく均一に加熱されることとな
り、捕集されたパティキュレートが能率よく焼却される
上に、異常過熱によるフィルタの損傷が生じないように
なっている。

【０００９】

【実施例】以下本発明の一実施例を図面を参照して説明
する。

【００１０】図１において、１はディーゼルエンジン２
の運転により生じた排気ガスを、炭化珪素を主成分とす
る円柱状セラミックハニカムフィルタ３の収納されてい
る円筒状金属製の収納器４に導き入れるための、金属製
の排気ガス導入管である。その収納器４にはまた、マイ
クロ波発振器７で発生したマイクロ波電力を導波管６を
介して受け入れるためのマイクロ波供給口５が、上述排
気ガス導入管１の設けられた側に設けられている。８は
マイクロ波発振器７を駆動する高周波電源である。さら
に収納器４の排気ガス導入管１の設けられた側には、フ
ィルタ３によって捕集されたパティキュレートの燃焼に
必要な空気を導入するための金属製の空気導入管９が設
けられている。そして収納器４の、排気ガス導入管１の
設けられた側とは反対の側には、排気ガスを排出する金
属製の排気ガス排出管１０が設けられている。そして１
１、１１、・・・は金属製のリンク状円板スペーサで、
周縁側が収納器４の内壁に垂直に接するとともに、中心
側に円柱状セラミックハニカムフィルタ３を貫通させて
円柱状セラミックハニカムフィルタを収納器４内の中心
側所定位置に保持するためのものである。

【００１１】ところで、排気ガス導入管１、空気導入管
９、排気ガス排出管１０はいずれも円筒管であり、管径
Ｄは使用マイクロ波の遮断波長以下に、管長は同３波長
以上として、漏洩が起きないようにしている。

【００１２】さらに、リンク状円板スペーサの円板部の
寸法（ｈ）は使用高周波の波長の１／４とするととも
に、互いの設置間隔（ｓ）を使用波長の１／１２〜１／
６としてある。

【００１３】図２は図１のＡ−Ａ’矢視断面図で、リン
ク状円板スペーサ４によって円柱状セラミックハニカム
フィルタ３が収納器４の内壁面から一定距離隔たった中
心側に設置されている様子を示したものである。

【００１４】このようにに構成されたものにおいて、デ
ィーゼルエンジン２から排出される排気ガスは排気ガス
導入管１を通じて収納器４に導かれ、その排気ガス中の
パティキュレートがセラミックハニカムフィルタ３によ
り捕捉されたあと、排気ガス排出管１０から大気中に吐
き出される。

【００１５】フィルタ３によって捕集されたパティキュ
レートはディーゼルエンジンの運転時間とともにその堆
積量が増え、それに伴って収納器４の排ガス通過抵抗も
増大してゆく。

【００１６】そこで、この実施例においては、エンジン
の運転時間を目安にして定期的にパティキュレートの焼
却除去を実行し、フィルターが再生されるようにしてい
る。そのために、エンジンを停止させ、マイクロ波発振
器７を作動させてマイクロ電力を収納器４内に供給する
とともに、空気導入管９を通じて燃焼用空気を収納器４
内に供給する。

【００１７】すると、リンク状円板スペーサ１１の円柱
状セラミックハニカムフィルタ保持部側に表面波が発生
し、その表面波は、円柱状セラミックハニカムフィルタ
３の表層部をＴＭモードの形で収納器の軸方向に電播す
る。

【００１８】そのため、円柱状セラミックハニカムフィ
ルタ４の中心部のみが偏って異常高温に加熱されること
もなく、フィルタ４全体がむらなく均一に加熱されるこ
ととなり、そこに空気導入管９を通じて空気が供給され
るから、捕集されたパティキュレートが、フィルタ３の
異常過熱を引き起こすことなく能率よく残らず焼却さ
れ、二酸化炭素と水に変換されて大気中に放出される。

【００１９】その間、マイクロ波発振器７から収納器４
内に供給されるマイクロ波電力が収納器４外に漏洩する
こともなく、安全に焼却処理が進行する。

【００２０】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
収納器内にて円柱状セラミックハニカムフィルタを保持
するリンク状円板スペーサによって表面波が生成され
て、円柱状セラミックハニカムフィルタがむらなく均一
に加熱されることから、円柱状セラミックハニカムフィ
ルタが異常過熱により損傷を生ずることなく堆積したパ
ティキュレートを能率良く残さず焼却処理することがで
き、優れたフィルタ再生装置を実現することができた。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例のシステム構成説明図であ
る。

【図２】図１をＡ−Ａ’矢視断面図である。

【符号の説明】

１：排気ガス導入管、２：ディーゼルエンジン、３：円
柱状セラミックハニカムフィルタ、４：収納器、５：マ
イクロ波供給口、６：導波管、７：マイクロ波発振器、
９：空気導入管、１０：排気ガス排出管、１１：リンク
状円板スペーサ。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 内燃機関（２）の排気ガス中に含まれる
   パティキュレートを捕集するための円柱状セラミックハ
   ニカムフィルタ（３）と、この円柱状セラミックハニカ
   ムフィルタを収納する円筒金属製の収納器（４）と、前
   記内燃機関からの排気ガスをこの収納器に導き入れるた
   めに設けられた排気ガス導入管（１）と、前記収納器の
   この排気ガス導入管が設けられた側とは反対側に設けら
   れた排気ガス排出管（１０）と、マイクロ波電力を発生
   するマイクロ波発振器（７）と、このマイクロ発振器か
   らのマイクロ波電力を前記収納器の前記排気ガス導入管
   側にて受け入れるために設けられたマイクロ波給電口
   （５）と、このマイクロ波給電口と前記マイクロ発振器
   を接続する導波管（６）と、前記収納器の前記マイクロ
   波給電口側にて燃焼用空気を受け入れるために設けられ
   た空気導入管（９）とからなるものにおいて、周縁側が
   前記収納器の内壁に垂直に接するとともに中心側に前記
   円柱状セラミックハニカムフィルタを貫通させた金属製
   のリンク状円板スペーサ（１１、１１、・・・）を複数
   枚備え、それらリンク状円板スペーサの円板部の寸法
   （ｈ）を使用高周波の波長の１／４とするとともに互い
   の設置間隔（ｓ）を使用波長の１／１２〜１／６とした
   ことを特徴とする内燃機関用マイクロ波フィルタ再生装
   置。